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异型钢的常见表面缺陷都有哪些?


异型钢(包括冷拉、热轧、挤压等工艺生产的非矩形 / 圆形截面型材,如角钢、槽钢、工字钢、异形扁钢、复杂断面型材等)的表面缺陷,核心与 “成型工艺特性、截面形状复杂性、模具 / 轧辊接触状态” 强相关,常见类型可分为通用表面缺陷(多数异型钢共通)和工艺 / 截面特异性缺陷(因结构或加工方式导致),具体如下:

一、通用表面缺陷(所有异型钢均易出现)

这类缺陷与普通型材(如扁钢、圆钢)类似,但因异型钢截面不规则,缺陷更易集中在棱角、凹槽、变截面过渡处(应力集中或接触不均区域):

1. 划痕(刮伤、拉痕)

  • 表现:沿型材长度方向的线性凹槽,深度 0.01-1mm 不等,在棱角、凹槽内侧、翼缘边缘更常见(如槽钢的槽口内侧、角钢的直角边)。

  • 成因:

    • 原材料(钢坯)表面氧化皮、杂质未清理干净,成型时划伤;

    • 模具 / 轧辊表面粗糙、有磨损痕迹或粘附金属碎屑(异型钢模具 / 轧辊的凹槽、棱角处易积屑);

    • 输送、矫直过程中,导向装置与型材不规则表面接触不均,局部摩擦划伤。

  • 影响:降低表面光洁度,划痕处易锈蚀、成为应力集中点,影响疲劳强度(如机械加工用异型钢)。

2. 氧化皮与锈蚀

  • 表现:表面覆盖暗灰色(氧化皮)、黄褐色(锈蚀)层,凹槽、焊缝处(如焊接异型钢)易残留氧化皮,潮湿环境下会发展为点状锈蚀。

  • 成因:

    • 热轧 / 热挤压后冷却过快,氧化皮未自然脱落;冷加工前酸洗、磷化不彻底;

    • 成品未及时防锈处理(涂油、喷漆),储存环境潮湿、通风差;

    • 复杂截面的凹槽处易积存水分、油污,加速锈蚀。

  • 影响:影响外观,氧化皮降低后续涂层结合力,锈蚀会腐蚀基体,削弱强度。

3. 麻点(麻面)

  • 表现:表面密集分布的细小凹坑(直径 0.1-0.5mm),手感粗糙,在型材的平面、棱角过渡处均可能出现。

  • 成因:

    • 原材料表面气孔、夹杂物,成型后暴露;

    • 模具 / 轧辊表面粗糙,或润滑液中混入杂质,成型时压入表面;

    • 酸洗后残留酸液,在凹槽、死角处导致局部腐蚀。

  • 影响:降低表面精度,凹坑易存污,加速腐蚀,影响密封、贴合效果(如装配用异型钢)。

4. 起皮(分层、剥落)

  • 表现:表面金属层呈片状 / 鳞片状脱落,脱落处露出新鲜金属面,多发生在变截面过渡处(如工字钢翼缘与腹板连接处)、棱角处。

  • 成因:

    • 原材料(钢坯)存在分层缺陷(热轧时未焊合),异形成型时应力集中导致分层加剧;

    • 冷加工变形量过大,未进行中间退火,表面金属与内部组织分离;

    • 模具 / 轧辊的棱角处圆角过小,成型时表面金属受过大剪切力。

  • 影响:严重影响强度和使用寿命,起皮部位易断裂或腐蚀扩展。

5. 裂纹(表面裂纹)

  • 表现:线性不规则裂纹,可沿长度方向或横向分布,深度较深(≥0.5mm),易出现在棱角、凹槽底部、焊缝热影响区(如焊接异型钢)。

  • 成因:

    • 原材料含硫、磷等有害杂质过多,或存在缩孔、疏松;

    • 热加工时温度不均(如棱角处冷却过快),导致热应力裂纹;冷加工变形量过大,未消除残余应力;

    • 模具 / 轧辊的凹槽设计不合理,成型时局部应力集中。

  • 影响:致命缺陷,裂纹会在受力时扩展,导致断裂失效(如承重用异型钢)。

6. 压痕(凹印)

  • 表现:局部凹陷(形状不规则),深度较浅但面积较大,在型材的平面、翼缘表面常见。

  • 成因:

    • 成型过程中金属碎屑、氧化皮压入表面;

    • 输送辊、矫直辊表面有凸起或粘附杂质,与型材不规则表面接触时产生压痕;

    • 成品堆放时挤压(异型钢截面不规则,堆放时接触点压力集中)。

  • 影响:影响外观和表面平整度,压痕较深时会降低局部承载能力。

二、工艺 / 截面特异性缺陷(异型钢专属或高发)

因异型钢截面复杂(多棱角、凹槽、变截面)、成型时受力不均,易出现以下专属缺陷:

1. 棱角缺陷(缺角、圆角超标)

  • 表现:

    • 缺角:型材棱角处出现局部缺失(如角钢的直角边缺角、槽钢的槽口棱角残缺);

    • 圆角超标:棱角处圆角过大(超出标准要求)或过小(接近锐角,易开裂)。

  • 成因:

    • 模具 / 轧辊的棱角磨损、崩边(异型钢模具的棱角处受力集中,易磨损);

    • 成型时金属流动不均,棱角处填充不充分(缺角);

    • 模具设计时圆角参数不合理,或加工精度不足。

  • 影响:影响截面尺寸精度和外观,缺角处易应力集中,圆角过小易开裂,过大影响装配适配性。

2. 凹槽缺陷(夹渣、凹陷、填充不足)

  • 表现:型材凹槽(如槽钢槽口、异形截面的中空凹槽)内出现:

    • 夹渣:残留氧化皮、金属碎屑;

    • 凹陷:局部向内凹陷;

    • 填充不足:凹槽深度未达标,或内壁不平整。

  • 成因:

    • 成型时凹槽处金属流动困难,填充不充分;

    • 模具凹槽内侧粗糙、积屑,导致表面凹陷或夹渣;

    • 热加工时凹槽处冷却速度过快,金属收缩不均。

  • 影响:降低截面有效面积,影响受力均匀性,凹槽内夹渣、凹陷易引发腐蚀。

3. 焊缝缺陷(焊接异型钢专属)

异型钢中部分为焊接成型(如焊接槽钢、焊接异形梁),焊缝及热影响区易出现:
  • 表现:焊缝咬边(边缘未熔合,出现凹槽)、气孔(表面细小孔洞)、夹渣、焊缝凸起超标、热影响区裂纹。

  • 成因:

    • 焊接参数不当(电流过大 / 过小、焊接速度过快);

    • 焊接材料(焊条、焊丝)质量不佳,或坡口清理不彻底;

    • 焊缝冷却过快,产生热应力裂纹。

  • 影响:焊缝强度不足,易在受力时开裂,气孔、夹渣会加速腐蚀。

4. 局部鼓包(凸起)

  • 表现:型材表面局部向外凸起(多在变截面过渡处、翼缘中部),与周围表面不平整。

  • 成因:

    • 成型时局部金属流动过量(如模具孔型设计不均,导致某区域金属堆积);

    • 冷加工时变形量分布不均,局部应力释放导致鼓包;

    • 原材料局部厚度偏厚,成型后未被均匀拉伸。

  • 影响:影响外观和装配贴合度,鼓包处受力时易产生应力集中。

5. 边缘毛刺(飞边)

  • 表现:型材边缘(尤其是冷加工异型钢)出现尖锐的金属毛刺,在棱角、切口处更明显。

  • 成因:

    • 模具 / 轧辊间隙过大,成型时金属溢出形成飞边;

    • 冷拉 / 冷挤压后未进行边缘修磨;

    • 切断时刀具磨损,导致边缘毛刺超标。

  • 影响:易划伤操作人员,影响装配精度(如毛刺导致贴合间隙过大),且毛刺处易锈蚀。

6. 条纹缺陷(热加工异型钢高发)

  • 表现:表面沿长度方向的明暗相间条纹,或局部色差条纹,在型材平面、翼缘表面常见。

  • 成因:

    • 热轧 / 热挤压时,轧辊 / 模具表面温度不均,导致金属表面氧化程度不同;

    • 润滑液涂抹不均,局部金属与模具摩擦过大,产生热条纹;

    • 原材料表面成分偏析,成型后暴露为条纹。

  • 影响:主要影响外观,严重时条纹处可能伴随氧化皮脱落或局部硬度不均。

三、异型钢表面缺陷的高发区域总结

  1. 棱角 / 过渡处:划痕、裂纹、缺角、起皮(应力集中 + 模具易磨损);

  2. 凹槽 / 中空处:氧化皮残留、锈蚀、夹渣、填充不足(金属流动困难 + 易存污);

  3. 焊缝及热影响区:咬边、气孔、裂纹(焊接工艺波动 + 热应力);

  4. 翼缘 / 平面处:压痕、麻点、鼓包(与设备接触多 + 金属堆积 / 杂质压入)。

核心预防要点

  1. 模具 / 轧辊优化:针对异型钢截面设计合理的模具 / 轧辊,确保棱角、凹槽处圆角适中,金属流动均匀;定期抛光、检修,避免磨损和积屑;

  2. 原材料预处理:彻底去除氧化皮、锈蚀,保证表面清洁;严格检验原材料成分和表面质量,避免夹杂、分层;

  3. 工艺控制:热加工时控制温度均匀性,冷加工时合理分配变形量,必要时中间退火;焊接异型钢优化焊接参数,加强坡口清理;

  4. 后处理强化:冷加工后修磨边缘毛刺,热加工后及时去除氧化皮;成品进行防锈处理,凹槽、焊缝处重点防护;

  5. 针对性检验:采用内窥镜(检测凹槽)、磁粉探伤(检测裂纹)、高精度投影仪(检测棱角 / 截面)等工具,重点检测高发区域缺陷。


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